Question

12．工業(yè)生產(chǎn)硝酸的尾氣中含有氮氧化物NO_x（NO和NO₂的混合物，假設(shè)不含N₂O₄），對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類健康帶來(lái)較大的威脅．
（1）工業(yè)上可用氨催化吸收法處理NO_x，反應(yīng)原理如下：4xNH₃+6NO_x$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$（2x+3）N₂+6xH₂O，某化學(xué)興趣小組模擬該處理過(guò)程的實(shí)驗(yàn)裝置如下：

①裝置A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O．
②裝置D中堿石灰的作用是除去氣體中含有的水蒸氣．
（2）工業(yè)上也常用Na₂CO₃溶液吸收法處理NO_x．
已知：NO不能與Na₂CO₃溶液反應(yīng)．
NO+NO₂+Na₂CO₃═2NaNO₂+CO₂（Ⅰ）
2NO₂+Na₂CO₃═NaNO₂+NaNO₃+CO₂（Ⅱ）
①當(dāng)NO_x被Na₂CO₃溶液完全吸收時(shí)，x的值不可能是C（填字母）．
A．1.9      B．1.7      C． 1.2
②將1mol NO_x通入Na₂CO₃溶液中，被完全吸收時(shí)，溶液中生成的NO₃^-、NO₂^-兩種離子的物質(zhì)的量隨x變化關(guān)系如圖2所示：
圖中線段a表示NO₂^-的物質(zhì)的量隨x值變化的關(guān)系；若用溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為42.4%的 Na₂CO₃溶液吸收，則需要Na₂CO₃溶液至少125g．
③用足量的Na₂CO₃溶液完全吸收NO_x，每產(chǎn)生22.4L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）CO₂（全部逸出）時(shí)，吸收液質(zhì)量就增加44g，則NO_x中的x值為1.875．

Answer 1

分析 （1）A中消石灰與氯化銨在加熱條件下反應(yīng)生成氨氣，B中稀硝酸與銅反應(yīng)生成NO，氨氣和NO經(jīng)C除雜、D干燥后在E中催化作用下反應(yīng)生成氮?dú)�，F(xiàn)為干燥裝置，
①在加熱條件下，氯化銨和氫氧化鈣反應(yīng)生成氯化鈣、氨氣和水；
②氨氣屬于堿性氣體，能用堿性物質(zhì)干燥；
（2）①當(dāng)NO_x被Na₂CO₃溶液完全吸收時(shí)，則n（NO₂）≥n（NO）；
②利用極限法和守恒法來(lái)分析解答；
③利用差量法計(jì)算NO、NO₂的物質(zhì)的量，再根據(jù)平均摩爾質(zhì)量法計(jì)算x值．

解答 解：（1）A中消石灰與氯化銨在加熱條件下反應(yīng)生成氨氣，B中稀硝酸與銅反應(yīng)生成NO，氨氣和NO經(jīng)C除雜、D干燥后在E中催化作用下反應(yīng)生成氮?dú)猓現(xiàn)為干燥裝置，
①在加熱條件下，氯化銨和氫氧化鈣反應(yīng)生成氯化鈣、氨氣和水，2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O，
故答案為：2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；
②堿石灰能吸收水分而作干燥劑，氨氣屬于堿性氣體，所以能用堿石灰干燥，
故答案為：除去氣體中含有的水蒸氣；
（2）①當(dāng)NO_x被Na₂CO₃溶液完全吸收時(shí)，則n（NO₂）≥n（NO），當(dāng)n（NO₂）：n（NO）=1時(shí)x值最小，x最小值為$\frac{2+1}{2}$=1.5，因?yàn)榛煊蠳O，所以x最大值＜2，故x的取值范圍為1.5≤x＜2，所以x的值不可能是1.2，
故答案為：C；
②用極限法：若x=1.5氣體應(yīng)為NO和NO₂混合物，物質(zhì)的量比為1：1，按Ⅰ式反應(yīng)，沒(méi)有NO₃^-，線a應(yīng)該表示NO₂^-；
用守恒法：反應(yīng)生成的NaNO₃和NaNO₂中氮元素與鈉元素之比為1：1，所以1mol NO_x被完全吸收至少需碳酸鈉0.5mol，質(zhì)量為53g，計(jì)算得碳酸鈉溶液的質(zhì)量為$\frac{53g}{42.4%}$=125g，
故答案為：NO₂^-；125；
③設(shè)由NO₂和純堿反應(yīng)產(chǎn)生CO₂為amol，
由NO和NO₂與純堿反應(yīng)產(chǎn)生的CO₂為bmol，
 2NO₂+Na₂CO₃=NaNO₂+NaNO₃+CO₂   質(zhì)量增加
                        1mol△m=48g
                        amol    48ag
 NO+NO₂+Na₂CO₃=2NaNO₂+CO₂ 質(zhì)量增加
                     1mol△m=32g
                     bmol     32bg       
$\left\{\begin{array}{l}{a+b=1}\\{48a+32b=44}\end{array}\right.$解得$\left\{\begin{array}{l}{a=0.75mol}\\{b=0.25mol}\end{array}\right.$
n（NO₂）=0.75mol×2+0.25mol=1.75mol
n（NO）=0.25mol
x=$\frac{0.25mol×1+1.75mol×2}{0.25mol+1.75mol}=\frac{15}{8}$=1.875，
故答案為：1.875．

點(diǎn)評(píng) 本題以氮氧化物為載體考查了物質(zhì)間的反應(yīng)，為高考常見(jiàn)題型，側(cè)重于學(xué)生的分析、實(shí)驗(yàn)和計(jì)算能力的考查，明確物質(zhì)的性質(zhì)是解本題關(guān)鍵，難點(diǎn)是（2）題的計(jì)算，要結(jié)合方程式中各個(gè)物理量之間的關(guān)系式解答，會(huì)根據(jù)題給信息計(jì)算x值，難度中等．